Каким образом у человека поддерживается постоянная температура тела
Ответ на этот вопрос лежит больше в области физики, чем биологии или медицины.
И вправду, почему «человеческая температура» не 55, 25, 10 или 0, наконец?
С точки зрения эффективности, оптимальной была бы постоянная температура тела примерно 22-23 градуса (среднесуточная температура в наиболее удобных для жизни регионах планеты).
Если бы задачей эволюции было создание идеальной биомодели теплокровного, то схема была бы такой: рабочая температура тела равна среднесуточной, ночью и в холодную пору включаются функции внутреннего обогрева, а днем и в тёплое время года организм получает энергию от Солнца.
Внутри человеческого тела поддерживается постоянная температура, она повышается только в случае болезни. Организм сжигает в клетках питательные вещества для производства тепла. Большая часть съеденной пищи и произведенной из неё энергии уходит на обогрев тела. Даже в состоянии покоя тело производит столько тепла, что для комфорта человеку требуется более прохладная окружающая среда и воздух. Тело теряет тепло через поверхность кожи и в процессе дыхания. При значительных нагрузках мышцы могут вырабатывать столько тепла, как небольшой электрокамин.
Какой же орган в человеческом теле отвечает за поддержание температуры? Это гипоталамус, а температурные рецепторы на коже, внутри тела и в крови, выполняют роль датчиков. Когда слишком жарко, гипоталамус даёт команду участкам кожи на выделение пота. Кровеносные сосуды при этом расширяются, увеличивая теплоотдачу. Когда слишком холодно, гипоталамус сокращает прилив крови к конечностям и вынуждает мышцы вырабатывать дополнительное тепло с помощью дрожания (интенсивного и частого сокращения). Помимо этого, он стимулирует производство гормонов щитовидной железой, которые заставляют клетки быстрее сжигать питательные вещества, производя больше тепла.
Человек и остальные теплокровные существа очень далеки от оптимальной модели и почти не экономят энергию. А экономить имеет смысл: если змея или крокодил, после удачной охоты, может не есть несколько недель или даже месяцев, то люди, в отличие от хладнокровных, питаются раз в десять больше и чаще, отдавая до 90% энергии на обогрев тела, ведь наша рабочая температура гораздо выше температуры окружающей среды.
И это всё это ради автономности. Рептилии всецело зависят от температуры окружающей среды, выползая греться с первыми лучами солнца. У некоторых хладнокровных (например, ящериц) даже есть специальные кожистые «паруса», как у ископаемых динозавров и птеродактилей, выполняющие роль теплоуловителей. Человеку не требуются внешние источники энергии, у нас есть свой «внутренний двигатель».
Характерно, что и остальные теплокровные обитатели нашей планеты поддерживают в своих организмах примерно такой же температурный диапазон. У одомашненных парнокопытных, — коровы, лошади, козы, овцы и пр., — температура тела около 39 градусов; свиней — 39,7; кроликов — 39,8; у большинства птиц — выше 40.
Практически все теплокровные существа живут и функционируют в довольно узком диапазоне температур — от 35 до 41 градуса Цельсия. Особенность заключена в свойствах основного теплоносителя — воды, из которой состоит 70% тела человека (равно как и прочих теплокровных), а её теплоёмкость минимальна в диапазоне температур от 36 до 40 градусов. Именно в эту нишу попадают почти все теплокровные организмы планеты Земля.
Человеку требуется постоянный внутренний подогрев для поддержания температуры тела выше температуры окружающей среды. Иными словами, нам все время нужно греть воду внутри себя, а эффективнее всего это делать в узком диапазоне температур, поскольку для нагрева воды при 37 градусах требуется меньше всего килокалорий. Энергетически это самая выгодная для поддержания температура. Любой конструктор сделал бы то же самое, используя законы физики.
Если вам понравилась публикация – не забудьте:
– нажать “палец вверх”;
– подписаться на канал;
– оставить комментарий.
Источник
Терморегуляция – так называют процесс выработки тепла в организме и её отдачи во внешнюю среду. Как у большинства млекопитающих, так и у человека терморегуляция протекает по одинаковому принципу. Какой орган отвечает за отопление тела и каким образом организму удается поддерживать постоянную температуру?
Как работает наша печка?
В отличие от пресмыкающихся, чья жизнь зависима от температуры окружающей среды, терморегуляция млекопитающих позволяет обеспечивать нормальный обмен веществ независимо от времен года и погоды. Возможность держать постоянную температура тела также обеспечивает оптимальные условия для работы ферментов, ускоряющих наши биохимические процессы.
Разные участки тела отапливаются не одинаково. Например, если в подмышечной впадине у здорового человека температура колеблется от 36.5 до 36.9 °С, то температура стоп и кистей варьируется от 24.4 до 30 °С, шея разогрета до 34 °С, а голова – до 33.5 °С.
Ввиду того, что у внутренних органов меньшая теплоотдача, чем у кожи, то температура там несколько выше. Самый горячий орган в нашем теле печень. Она разогревается от 37,8 до 38.5 °С. Такая разница обусловлена задачами, которые она выполняет. Печень – центральная химическая лаборатория в организме, отвечающая за выработку пищеварительной желчи, фильтрацию (очищение) крови и переработку поступающего с пищей сырья в необходимые химические элементы для работы остальных органов.
При этом существует определенный график подачи тепла в течения суток. В 3-4 часа утра организм отапливает тело меньше всего и, наоборот, в 16-18 часов включает печку на полную.
Правда, стоит заметить, что в зависимости от особенностей организма конкретного человека, указанные выше цифры могут немного отличаться.
Кто в нашем организме главный энергетик?
Выработку тепла называют химической терморегуляцией, а её потерю – физической терморегуляцией.
Так вот, химической терморегуляцией, то есть выработкой тепла, занимаются все клетки нашего тела, все ткани и каждый внутренний орган. Кто-то вырабатывает тепла меньше, кто-то больше.
Однако существуют три наиболее интенсивных источника тепла. Это мускулы, вышеописанная печень и бурая жировая ткань. Главным энергетиком, руководящим всем процессом отопления, можно назвать гипоталамус – небольшую область в головном мозге.
Топливом для печки является потребляемая нами пища, которая расщепляется на белки, жиры и углеводы. При окислении этого богатства высвобождается нужная энергия.
Мышцы производят примерно 20% всего тепла в организме и, даже если мы будем лежать неподвижно, мускулы свою работу не бросят. Если лежать неподвижно, но при этом напрячься, то теплообразование увеличится на 10%. Незначительная физическая нагрузка увеличит нагрев еще на 50-80%, а тяжелая мышечная работа – на все 500%.
Если происходит перегрев, то включается процесс конвекции, кондукции, потоотделения и радиации (инфракрасного излучения). Это будет уже физическая терморегуляция – отдача тепла.
В ситуации, когда организм, напротив, переохлажден, мышцы “включают” режим дрожи – беспорядочного сокращения.
О пищеварительной системе и печени мы уже немного рассказали. Тепло вырабатывается в процессе расщепления пищи. Логично, что органы, работающие с топливом напрямую, будут жить теплее остальных. Более любопытна бурая жировая ткань.
Жир, сам по себе, это запас энергии. Однако бурый жир, в отличие от обычного белого, расходуется легче и быстрее. Когда мышцы и остальные органы не справляются с обогревом тела, организм оперативно сжигает бурый жир, получая дополнительное тепло.
Беда в том, что у взрослого человека бурого жира почти нет. Наиболее развит он лишь у новорожденных и составляет около 5% от массы тела. Так природа позаботилась о том, чтобы мы не замерзли в первые месяцы своей жизни. Бурым жиром богаты животные, особенно те, которые впадают в зимнюю спячку, например, медведи.
Интересные факты
Тепло по организму разносит кровь. Однако если организм почувствует холод, то кровеносные сосуды сужаются, уменьшая приток крови. Если ситуация будет отличной – тело испытывает перегрев, то кровеносные сосуды расширяются. Казалось бы, все должно быть наоборот. Как согреть, например, руки, если организм уменьшил подачу крови туда?
Дело в том, что при суженых сосудах кровь теряет меньше тепла. При увеличенных сосудах физическая терморегуляция, напротив, больше. Другими словами, если у организма не получается согреть ваши руки, он перестанет тратить на них энергию, чтобы не замерзли другие участки тела. Тут вам придется греть их самому, засунув конечности, например, в карманы.
Гипоталамус ответственный начальник, но наивный. Обмануть его могут пирогены – вещества, вырабатываемые самим организмом, либо вредоносными микробами.
Мошенники-пирогены уверяют гипоталамус в том, что ему необходимо увеличить отопление. Так мы переживаем лихорадку во время болезни. Определенное нагревание полезно для организма – так мобилизуются все ресурсы для борьбы с инфекцией. Однако, продолжительный и сильный перегрев становится губителен. При 42 °С происходит нарушение обмена веществ в тканях мозга, а при 43 °С наступает смерть. Поэтому, принимая пациентов в больнице, медики, в первую очередь, сбивают ему температуру.
Источник
“Норма для каждого человека – явление
объективное, реальное, индивидуальное… Нормальная
система – всегда оптимально функционирующая система”.
В. Петленко
Температура тела – комплексный показатель
теплового состояния организма человека, отражающий
сложные отношения между теплопродукцией (выработкой
тепла) различных органов и тканей и теплообменом
между ними и внешней средой. Средняя температура
человеческого тела обычно колеблется в диапазоне
между 36,5 и 37,2 градусами по Цельсию, благодаря
внутренним экзотермическим реакциям и наличию “предохранительных
клапанов”, позволяющих удалять избыток тепла при
потении.
“Термостат” (гипоталамус) находится
в головном мозгу и постоянно занимается терморегуляцией.
В течение суток температура тела у человека колеблется,
что является отражением суточных ритмов (подробнее
о которых Вы можете прочитать в предыдущем номере
рассылки – “Биологические ритмы” от 15.09.2000,
который Вы найдете в “архиве” на сайте рассылки):
разница между температурой тела рано утром и вечером
достигает 0,5 – 1,0°С. Выявлены температурные различия
между внутренними органами (несколько десятых градуса);
разница между температурой внутренних органов, мышц
и кожи может составлять до 5 – 10°С.
У женщин температура меняется в зависимости
от фазы менструального цикла, если обычно температура
тела женщины 37°С, она понижается до 36,8°С в первые
дни цикла, перед овуляцией падает до 36,6°С, затем,
накануне следующей менструации, повышается до 37,2°С,
а потом снова достигает 37°С. Кроме того, установлено,
что у мужчин температура в области яичек на 1,5°С
ниже, чем на остальной поверхности тела и температура
некоторых частей тела отличается в зависимости от
физических нагрузок и их положения.
Например, термометр, помещенный в
рот, покажет температуру на 0,5°С ниже, чем у желудка,
почек и других органов. Температура различных областей
тела условного человека при температуре окружающей
среды 20°С внутренние органы – 37°С подмышечная
впадина – 36°С глубокая мышечная часть бедра – 35°С
глубокие слои икроножной мышцы – 33°С область локтевого
сгиба – 32°С кисть – 28°С центр стопы – 27-28°С
Критической температурой тела считается 42°С, при
ней происходит нарушение обмена веществ в тканях
мозга. Организм человека лучше приспособлен к холоду.
Например, понижение температуры тела до 32°С вызывает
озноб, но не представляет очень серьезной опасности.
При 27°С наступает кома, происходит
нарушение сердечной деятельности и дыхания. Температура
ниже 25°С критическая, но некоторым людям при переохлаждении
удается выжить. Так, один мужчина, засыпанный семиметровым
снежным сугробом и откопанный через пять часов,
находился в состоянии неизбежной смерти, причем
ректальная температура была 19°С. Ему удалось сохранить
жизнь. Известны еще два случая, когда больные, переохлажденные
до 16°С, выжили.
Повышенная температура
Гипертермия – ненормальное повышение
температуры тела выше 37°С в результате заболевания.
Это весьма распространенный симптом, который может
наблюдаться при неполадках в любой части или системе
организма. Не спадающая долгое время повышенная
температура свидетельствует об опасном состоянии
человека. Повышенная температура бывает: низкая
(37,2-38°С), средняя (38-40°С) и высокая (свыше
40°С). Температура тела выше 42,2°С приводит к потере
сознания. Если она не спадает, то происходит повреждение
головного мозга.
Гипертермия подразделяется на перемежающуюся,
временную, постоянную и рецидивную. Перемежающаяся
гипертермия (лихорадка) считается наиболее распространенным
типом, характеризуемым дневными перепадами температуры
выше нормы. Временная гипертермия означает дневное
понижение температуры до уровня нормы, а затем новое
повышение выше нормы. Временная гипертермия с большим
температурным интервалом обычно вызывает озноб и
повышение потоотделения. Ее еще называют септической
лихорадкой.
Постоянная гипертермия – постоянное
повышение температуры с небольшими перепадами (флуктуациями).
Рецидивная гипертермия означает перемежающиеся лихорадочные
и апиретические (характеризующиеся отсутствием повышенной
температуры) периоды. Еще одна классификация учитывает
длительность гипертермии: короткая (менее трех недель)
или затяжная. Затяжная гипертермия может наблюдаться
при повышении температуры по неизвестным причинам,
когда тщательное исследование не может дать объяснения
вызывающих ее причин. У младенцев и детей младшего
возраста наблюдается высокая температура в течение
более длительных периодов времени, с большими перепадами
и более быстрым ростом температуры, чем у детей
старшего возраста и взрослых.
Возможные причины гипертермии
При повышении температуры выше нормы
обязательно обратитесь к врачу для выяснения возможной
причины гипертермии. Повышение температуры выше
41°С – повод для немедленной госпитализации.
Расстройство иммунного комплекса
При таких расстройствах (дисфункциях) обычно наблюдается
низкая гипертермия, хотя могут возникать и средние
перепады при эритеме. Гипертермия может быть перемежающейся
и временной, как при синдроме приобретенного иммунного
дефицита (при СПИДе) или при системной красной волчанке,
а также она может быть постоянной, как при полиартрите.
Наряду со стандартными жалобами (утомляемость, потеря
веса) гипертермия может вызывать повышение потоотделения
по ночам.
Инфекционные и воспалительные заболевания
Гипертермия может быть низкой (как при болезни Крона
или язвенном колите) или высокой (как при бактериологической
пневмонии); перемежающейся (как при инфекционном
мононуклеозе, отите); септической (как при абсцессе
легких, гриппе, эндокардите); постоянной (как при
менингите); рецидивной (как при малярии). Повышение
температуры может происходить внезапно, как при
синдроме токсического шока, или это повышение температуры
может происходить постепенно, как при микроплазменной
пневмонии. При гепатите гипертермия может быть лишь
предвестником болезни, а при аппендиците, наоборот,
означать острую стадию заболевания. Если температура
внезапно повышается на фоне тахикардии (учащении
сердцебиения), одышки и спутанности сознания, это
может означать опасный для жизни септический шок,
который бывает при перитоните и грамотрицательной
бактериемии.
Опухоли При первичных опухолях
и метастазах могут возникать длительные периоды
повышенной температуры разного свойства. Например,
при острой лейкемии могут наблюдаться медленно возникающая
низкая гипертермия, бледность, кровотечения. При
этом же заболевании гипертермия может появиться
внезапно, быть высокой и сопровождаться кровотечением.
Иногда лимфома Ходжкина вызывает лихорадку Пеля-Эбштейна
и рецидивную гипертермию.
Расстройство терморегуляции
Внезапное и резкое повышение температуры до 41,7°С
обычно наблюдается при таких опасных для жизни заболеваниях,
как инсульт, тиреотоксический криз, злокачественная
гипертермия, а также при повреждениях центральной
нервной системы. Низкая и средняя гипертермия сопровождается
повышенным потоотделением.
Лекарственные препараты Гипертермия
и сыпь обычно возникают вследствие повышенной чувствительности
к противогрибковым препаратам, сульфониламидам,
антибиотикам пенициллиновой группы и др. Гипертермия
может наблюдаться при химиотерапии. Она может вызываться
лекарственными препаратами, провоцирующими потоотделение.
Гипертермия может также возникать при токсичных
дозах некоторых препаратов.
Процедуры Перемежающаяся или
временная гипертермия может наблюдаться после хирургических
операций. Переливание крови также обычно вызывает
внезапное повышение температуры и озноб. Диагностика
Внезапная или постепенно проявляющаяся гипертермия
иногда сопутствует радиологическим исследованиям,
в которых используется контрастная среда.
Нечто интересное
Самая высокая температура
Самая высокая температура тела 10 июля 1980 г. в
больницу Грейди Мемориал в Атланте, шт. Джорджия,
США, поступил 52-летний Уилли Джонс, получивший
тепловой удар. Температура его оказалась равна 46,5°
С. Из больницы пациент был выписан через 24 дня.
Самая низкая температура тела
Самая низкая документально подтвержденная температура
человеческого тела была зарегистрирована 23 февраля
1994 г. в Реджайне, пр. Саскачеван, Канада, у 2-летней
Карли Козолофски. После того как дверь ее дома случайно
оказалась запертой и девочка в течение 6 ч оставалась
на морозе при температуре – 22°С, ее ректальная
температура была равна 14,2°С
Из “Книги рекордов Гиннесса”
Температура у животных У летучих
мышей в состоянии спячки – 1,3°, у золотистого хомячка
– 3,5°, у слона – 3,5°, у лошади – 37,6°, у коровы
– 38,3°, у кошки – 38,6°, у собаки – 38,9°, у барана
– 39°, у свиньи – 39,1°, у кролика – 39,5°, у козы
– 39,9°, у курицы – 41,5°, у ящерицы на солнце –
50-60°С.
Кандидат медицинских наук, Анастасия Топоркова
Смотрите также:
У нас также читают:
Источник
Температура тела здорового человека остается относительно постоянной, она не «скачет» под воздействием внешней среды, не изменяется значительно от волнения или горячего чая, но может колебаться от 36,5 до 36,9 градусов в течение дня. Хотя идеальной температурой считается, как известно, 36,6, некоторые люди стабильно имеют чуть повышенную или несколько пониженную температуру тела.
Различным заболеваниям свойственно лихорадочное состояние, жар — небольшое, на 0,5–1 градус, или очень сильное повышение температуры. Смерть наступает при повышении температуры тела более 42 градусов и понижении ниже 25 градусов (при переохлаждении).
Образование тепла усиливается при мышечных нагрузках, человеку становится жарко. За сутки человек отдает вовне около 13500 кДж тепла, причем большая его часть «улетучивается» через кожу.
Химическая терморегуляция
1. При химической терморегуляции энергия освобождается за счет распада белков, жиров, углеводов.
2. При этом увеличивается теплообразование за счет работы мышц и специальных источников тепла.
3. Специальный источник тепла — бурый жир
вокруг шеи и в межлопаточной области, в нем окисление жирных кислот идет в 20 раз быстрее, чем в обычной жировой ткани.
4. При химической терморегуляции имеет значение дрожь — непроизвольное сокращение мышц, а также сокращение скелетных мышц. В них активно высвобождается энергия расщепления органических веществ.
5. Органические вещества окисляются и в печени, что тоже способствует терморегуляции.
6. От внутренних органов тепло вместе с кровью растекается по всему телу и поступает к коже.
7. При высокой температуре среды обмен веществ в организме замедляется, это защита организма от перегрева.
8. При низкой температуре обмен веществ, соответственно, активизируется.
Физическая терморегуляция
1. От нее зависит отдача тепла в окружающую среду.
2. Перенос тепла идет благодаря теплопроводности и теплоизлучению.
3. Теплопроводность «работает» следующим образом: человек может отдать часть своего тепла тем предметам, температура которых ниже температуры его тела. Например, если присесть в парке на холодную траву и почву, то они слегка нагреются.
4. При теплоизлучении прямого контакта с холодным телом нет, но человек может терять в комнате с холодными стенами свое тепло.
5. Испарение пара с поверхности кожи дает большую потерю тепла. Чтобы один грамм воды перевести в пар, необходимо 2443 Дж энергии!
Рефлекторные механизмы терморегуляции
1. В коже находятся рецепторы, воспринимающие изменения температуры. Именно они передают импульсы в центр терморегуляции промежуточного мозга — гипоталамус.
2. Химическая терморегуляция идет путем влияния нервных импульсов на уровень образования тепла в мышцах и внутренних органах. При этом активируется распад органических соединений с выделением энергии.
3. Кроме этого идет перераспределение крови (с помощью мышц сосудов, сердца). Кровь — главный переносчик тепла в теле человека. При этом происходит расширение или сужение сосудов кожи, увеличение или уменьшение потоотделения.
4. Кора головного мозга также регулирует постоянство температуры тела. По сигналам из внешней среды, а также при некоторых психических состояниях могут возникать изменения теплоотдачи.
Источник